為伺服系統(tǒng)選配聯(lián)軸器是一個(gè)復(fù)雜的過程，這個(gè)過程需要考慮力矩、軸的相對(duì)位移、硬度、轉(zhuǎn)速、尺寸等要求。為了保證聯(lián)軸器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這些要求必須非常匹配。在選用聯(lián)軸器之前，對(duì)這些聯(lián)軸器的性能和應(yīng)用細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)了解將非常有助于選擇合適的聯(lián)軸器。不同的伺服連軸器存在著其自身的優(yōu)缺點(diǎn)。本文旨在向伺服聯(lián)軸器的終端用戶介紹不同聯(lián)軸器的性能，同時(shí)指出設(shè)計(jì)中要考慮的因素以及如何針對(duì)不同的應(yīng)用情況選擇合適的聯(lián)軸器。

 

1.十字滑塊聯(lián)軸器

 

    特點(diǎn)：平行糾偏能力最強(qiáng)

 

    十字滑塊聯(lián)軸器由兩個(gè)轂和一個(gè)中心滑塊組成。中心滑塊是由塑料制造，特別情況下可由金屬制造。中心滑塊通過兩邊呈90°相對(duì)分布的卡槽和兩側(cè)的轂榫接在一起，從而傳遞力矩。中心滑塊和轂間通過微小的壓力吻合，這種結(jié)合能使聯(lián)軸器具有零背隙特性。

 

    隨著使用時(shí)間的增長，滑塊可能會(huì)因磨損而失去零背隙特性，但中心滑塊并不貴，也很容易更換，更換后仍能恢復(fù)其原有的性能。在使用過程中，中心滑塊的滑動(dòng)可調(diào)節(jié)軸的相對(duì)平行偏差。因?yàn)檩S間的偏差只會(huì)導(dǎo)致滑塊與轂之間產(chǎn)生摩擦力，因此它們之間的軸承負(fù)荷不會(huì)因偏差的增加而增大。與其它聯(lián)軸器不同， 十字滑塊聯(lián)軸器不會(huì)產(chǎn)生附加彎矩，因而不會(huì)產(chǎn)生附加軸承載荷。

 

    十字滑塊聯(lián)軸器的性價(jià)比很高，并且有多種滑塊材料可供用戶選擇，這是十字滑塊聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢(shì)。一些廠商也可以提供多種材料的滑塊來滿足各種應(yīng)用的不同要求。一般來說有兩類材質(zhì)，一類材質(zhì)適用于零背隙、高扭轉(zhuǎn)剛度和大扭矩的應(yīng)用，另一類材質(zhì)適用于低精度定位、非零背隙、但有吸震和減噪要求的應(yīng)用。非金屬滑塊還有電絕緣作用，可以充當(dāng)機(jī)械保險(xiǎn)絲。當(dāng)塑料滑塊損壞后，扭矩傳遞將被完全終止，從而保護(hù)貴重的機(jī)械零件。這種設(shè)計(jì)適用于大的平行偏差（從0.025到0.100英寸或更大，具體取決于聯(lián)軸器的尺寸）。

 

    這種聯(lián)軸器僅能調(diào)節(jié)小于0.5°的相對(duì)角度偏差和小于0.005英寸的軸向位移，轉(zhuǎn)速通常小于4000 轉(zhuǎn)/分鐘。角向偏差過大可使其失去等速特性。分體的三部分設(shè)計(jì)限制了它的軸向偏差調(diào)節(jié)能力，例如，它不適用于推拉式應(yīng)用。同時(shí)，因?yàn)橹行幕瑝K是浮動(dòng)的，兩軸的運(yùn)動(dòng)必須保證滑塊不會(huì)脫落。

 

2.梅花聯(lián)軸器

 

    特點(diǎn)：吸收沖擊最好的聯(lián)軸器

 

    這種聯(lián)軸器一般有兩種類型，一種是傳統(tǒng)的直爪型，一種是曲面（內(nèi)凹）爪型的零背隙聯(lián)軸器。傳統(tǒng)的直爪型不適用于精度很高的伺服傳動(dòng)應(yīng)用。

 

    梅花聯(lián)軸器是在直爪型的基礎(chǔ)上演變而來的，但不同的是其曲面爪設(shè)計(jì)能適用伺服系統(tǒng)應(yīng)用。曲面是為了減少彈性梅花塊的變形和限制高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)向心力對(duì)它的影響。

 

    爪型聯(lián)軸器由兩個(gè)金屬轂和一個(gè)彈性塊組成。梅花塊有多個(gè)葉片分支，像十字滑塊聯(lián)軸器一樣，它也是通過壓擠來使彈性塊和兩邊的轂吻合的，由此保證了聯(lián)軸器的零背隙性能。與十字滑塊聯(lián)軸器不同的是，它是通過壓擠傳遞運(yùn)動(dòng)，而十字滑塊聯(lián)軸器是通過剪力傳遞運(yùn)動(dòng)。

 

    在使用梅花聯(lián)軸器時(shí)，使用者一定要注意扭矩不能超過彈性元件的最大承受能力（保證零背隙的前提下），否則彈性元件將會(huì)被壓扁變形失去彈性，這樣彈性體上的預(yù)加載荷將會(huì)消失，從而致使聯(lián)軸器失去零背隙性能，還可能在發(fā)生嚴(yán)重問題后才被發(fā)現(xiàn)。

 

    梅花聯(lián)軸器具有很好的平衡性能，適用于高轉(zhuǎn)速應(yīng)用（最大可達(dá)40000 轉(zhuǎn)/分鐘）， 但不能適用較大的偏差，尤其是軸向偏差。較大的平行偏差和角向偏差會(huì)產(chǎn)生比其他伺服聯(lián)軸器更大的附加軸承載荷。另一個(gè)值得關(guān)注的問題是梅花聯(lián)軸器的失效。一旦彈性梅花塊損壞或失效，力矩傳遞并不會(huì)中斷，兩轂的金屬爪將嚙合在一起繼續(xù)傳遞扭矩，這很可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)問題。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選擇合適的彈性梅花塊材料是梅花聯(lián)軸器的一大優(yōu)勢(shì)，制造商可提供各種材料的彈性梅花塊，通過不同的硬度和溫度承受能力滿足客戶的實(shí)際應(yīng)用要求。

 

3.膜片聯(lián)軸器

 

    特點(diǎn): 高扭轉(zhuǎn)剛度,高速

 

    膜片聯(lián)軸器至少由一組金屬疊片（金屬或合成樹脂）和兩個(gè)轂組成。金屬疊片被銷釘緊固在轂上，一般不會(huì)松動(dòng)或引起盤和轂之間的反沖。有一些生產(chǎn)商可提供兩組金屬疊片的聯(lián)軸器，中間有一個(gè)剛性件，兩邊再連在轂上。

 

    單膜片聯(lián)軸器和雙膜片聯(lián)軸器的不同之處類似于單組螺旋切縫和多組螺旋切縫聯(lián)軸器之間的差別，單膜片聯(lián)軸器不適用于調(diào)節(jié)平行偏差，而雙膜片聯(lián)軸器可以同時(shí)向不同的方向彎曲，所以可以承受平行偏差。

 

    這種特點(diǎn)有點(diǎn)像波紋管聯(lián)軸器，實(shí)際上聯(lián)軸器傳遞力矩的方式差不多。金屬疊片很薄，當(dāng)偏差荷載產(chǎn)生時(shí)它很容易彎曲，因此可以承受高達(dá)5度的偏差，同時(shí)還能產(chǎn)生較低的軸承負(fù)荷。金屬疊片具有很好的扭轉(zhuǎn)剛度，僅稍遜于波紋管聯(lián)軸器。不利之處在于膜片聯(lián)軸器非常精巧，如果在使用中誤用或沒有正確安裝則很容易損壞。所以保證安裝偏差在聯(lián)軸器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)承受范圍之內(nèi)是非常必要的。

 

4.剛性聯(lián)軸器 

 

    特點(diǎn):安裝軸對(duì)中要求高

 

    顧名思義，剛性聯(lián)軸器是一種扭轉(zhuǎn)剛度為剛性的聯(lián)軸器，即使承受負(fù)載時(shí)也無任何回轉(zhuǎn)間隙。如果系統(tǒng)中有任何安裝偏差，則會(huì)導(dǎo)致軸、軸承或聯(lián)軸器過早的損壞，也就是說剛性聯(lián)軸器無法用在高速的環(huán)境下，因?yàn)闄C(jī)器高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸上可能會(huì)產(chǎn)生高溫，這種高溫會(huì)導(dǎo)致軸的伸縮變形，而剛性聯(lián)軸器無法補(bǔ)償由于軸的伸縮所造成的軸向尺寸偏差。當(dāng)然，如果軸的軸向相對(duì)位移偏差能被成功地控制，在伺服系統(tǒng)中剛性聯(lián)軸器也會(huì)發(fā)揮很出色的性能。

 

    盡管過去人們不贊成把剛性聯(lián)軸器用在伺服傳動(dòng)中，但由于它具有高扭矩承受力、剛性和零背隙等性能，在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中越來越多的用戶開始使用小規(guī)格的鋁合金剛性聯(lián)軸器。

 

伺服聯(lián)軸器關(guān)鍵性能比較

 

結(jié)論

    選擇合適的伺服聯(lián)軸器是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要組成部分，它會(huì)很大地影響到系統(tǒng)的整體性能。因此，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡早地考慮聯(lián)軸器的選型，并分別把各種聯(lián)軸器和系統(tǒng)的功能目標(biāo)排列對(duì)照，這樣就可以避免運(yùn)動(dòng)控制應(yīng)用中常見的各種問題。上述我們討論的每種聯(lián)軸器都有其各自的特點(diǎn)，適用于各種不同的應(yīng)用。目前，市場上存在各種類型的聯(lián)軸器，設(shè)計(jì)工程師可根據(jù)需要選擇最合適的聯(lián)軸器，使系統(tǒng)性能最優(yōu)且使用壽命最長。